Kiselkarbid har nyligen f\u00e5tt ett uppsving som ett viktigt tekniskt material. SiC, som tidigare fr\u00e4mst anv\u00e4ndes som slipmedel och i industriugnar, anv\u00e4nds nu i mekaniska delar och keramiska produkter med l\u00e5ng livsl\u00e4ngd.<\/p>\n
Sintrat material (SiC) \u00e4r en sj\u00e4lvbindande, h\u00e5rd och h\u00e5llbar substans som tillverkas genom att kisel- och kolatomer v\u00e4rms samman till en tetraedrisk struktur. Kommersiellt tillg\u00e4ngliga versioner \u00e4r allm\u00e4nt tillg\u00e4ngliga.<\/p>\n
Kiselkarbid f\u00f6rekommer naturligt som det s\u00e4llsynta mineralet moissanit, men det mesta av SiC tillverkas. Med b\u00e5de keramiska och halvledaregenskaper som utg\u00f6r dess sammans\u00e4ttning \u00e4r SiC ett av de mest anpassningsbara eldfasta materialen p\u00e5 marknaden idag.<\/p>\n
P\u00e5 grund av sin \u00f6verl\u00e4gsna blockeringssp\u00e4nning och l\u00e4gre specifika motst\u00e5nd \u00e4r effekt-MOSFET:er ett utm\u00e4rkt alternativ till FRD:er och IGBT:er f\u00f6r h\u00f6ghastighetsapplikationer som kr\u00e4ver switchstr\u00f6mmar p\u00e5 flera kilovolt samtidigt som effektf\u00f6rlusterna h\u00e5lls p\u00e5 ett absolut minimum.<\/p>\n
Schottky-dioder och MOSFET:er i SiC lider inte av termisk flykt vid extremt h\u00f6ga temperaturer, vilket g\u00f6r att de kan uppn\u00e5 h\u00f6gre blockeringssp\u00e4nningar med mycket l\u00e4gre on-motst\u00e5nd j\u00e4mf\u00f6rt med kiselkomponenter.<\/p>\n
Kiselkarbid \u00e4r ett oorganiskt keramiskt material som \u00e4r k\u00e4nt f\u00f6r sin \u00f6verl\u00e4gsna mekaniska styrka, korrosionsbest\u00e4ndighet, slitstyrka, n\u00f6tningsbest\u00e4ndighet och v\u00e4rmeledningsf\u00f6rm\u00e5ga. Dessutom \u00e4r det ol\u00f6sligt i vatten, alkohol eller syror - utom fluorv\u00e4tesyra! - vilket g\u00f6r det l\u00e4mpligt f\u00f6r de flesta organiska och oorganiska syror utom fluorv\u00e4tesyra.<\/p>\n
Naturliga moissanitfyndigheter f\u00f6rekommer naturligt, men storskalig produktion b\u00f6rjade 1893 av Edward Goodrich Acheson n\u00e4r han f\u00f6rs\u00f6kte syntetisera diamanter. Acheson utvecklade en elektrisk ugn och grundade Carborundum Company f\u00f6r massproduktion som slipmedel. P\u00e5 grund av sin motst\u00e5ndskraft mot h\u00f6ga temperaturer och kemiska angrepp anv\u00e4nds det ofta som foder i masugnar, kopparsm\u00e4ltningstankar och zinkugnarnas b\u00e5gpl\u00e5tar.<\/p>\n
Materialet t\u00e5l temperaturer p\u00e5 upp till 1.800 C \/ 3.272 F utan att f\u00f6rs\u00e4mras och har l\u00e5g termisk expansion, vilket g\u00f6r det l\u00e4mpligt f\u00f6r kemiska till\u00e4mpningar inklusive separation av fr\u00e4tande kemikalier som fosfor-, svavel- och salpetersyror.<\/p>\n
Ren kiselkarbid \u00e4r inte en effektiv elektrisk ledare, men detta kan f\u00f6rb\u00e4ttras genom dopning med kv\u00e4ve, bor eller aluminium. Kiselkarbidens bredare bandgap g\u00f6r det dessutom m\u00f6jligt att \u00f6vervinna de begr\u00e4nsningar som traditionella halvledare har i h\u00f6gsp\u00e4nnings- och temperaturapplikationer.<\/p>\n
Kiselkarbid \u00e4r ett av de h\u00e5rdaste och mest h\u00e5llbara syntetiska material som finns. Det finns naturligt i mycket sm\u00e5 m\u00e4ngder i moissanitmineralavlagringar, men massproduktionen inleddes 1893 f\u00f6r att anv\u00e4ndas i keramiska bilbromsar och kopplingar som l\u00e5ngsiktiga l\u00f6sningar.<\/p>\n
SiC fungerar i sitt ursprungliga tillst\u00e5nd som en elektrisk isolator, men n\u00e4r det dopas med f\u00f6roreningar blir det en aktiv halvledare med egenskaper av P-typ medan dopning med bor ger egenskaper av N-typ.<\/p>\n
Reaktionssintring (RS) av SiC \u00e4r en alltmer popul\u00e4r tillverkningsprocess p\u00e5 grund av dess l\u00e5ga bearbetningstemperatur, formbarhet och h\u00f6ga renhet. Tyv\u00e4rr tenderar dock de mekaniska egenskaperna hos RS-SiC, s\u00e5som h\u00e5llfasthet och Young's modul, att vara l\u00e4gre \u00e4n f\u00f6r vanlig sintrad kiselkarbid.<\/p>\n
SiC \u00e4r ett av de h\u00e5rdaste material som m\u00e4nskligheten k\u00e4nner till, n\u00e4st efter diamant och kubisk bornitrid. Det \u00e4r mycket motst\u00e5ndskraftigt mot erosion, korrosion och syra, med h\u00f6g str\u00e5lningsh\u00e5rdhet som g\u00f6r det l\u00e4mpligt att anv\u00e4nda som filter p\u00e5 sandfilter.<\/p>\n
SiC finns naturligt som det s\u00e4llsynta mineralet moissanite, som f\u00f6rst uppt\u00e4cktes 1893 i Arizonas Canyon Diablo-meteorit. Men det mesta av det vi anv\u00e4nder idag \u00e4r syntetiskt framst\u00e4llt med hj\u00e4lp av reaktionsbindning och sintringsprocesser.<\/p>\n
Aluminiumoxid anv\u00e4nds ofta i slipskivor, sk\u00e4rverktyg och eldfasta infodringar; dessutom ger den utm\u00e4rkt n\u00f6tningsbest\u00e4ndighet i fordonsapplikationer och skotts\u00e4kra v\u00e4star.<\/p>\n
Kiselkarbid \u00e4r kemiskt inert, mycket korrosionsbest\u00e4ndigt och t\u00e5l temperaturer upp till 1600oC utan att f\u00f6rs\u00e4mras i styrka eller h\u00e5llbarhet. Dessutom g\u00f6r dess utm\u00e4rkta oxidationsbest\u00e4ndighet att den beh\u00e5ller sin integritet vid s\u00e5dana extrema temperaturer.<\/p>\n
Kumar et al. rapporterade att SiC-keramer som inneh\u00f6ll korta kolnanofibrer uppvisade l\u00e4gre friktion och slitage vid glidning mot st\u00e5lmotsvarigheter \u00e4n de utan s\u00e5dana sm\u00f6rjmedel, d\u00e4r det senare berodde p\u00e5 att sp\u00e4nningskoncentrationen begr\u00e4nsades av kolfilmens begr\u00e4nsning.<\/p>\n
Kornstorleken hos SiC-keramik kan minskas med hj\u00e4lp av sintringstillsatser och tillsats av ytterligare en fas. Dessutom kan termisk exponeringsbehandling f\u00f6r att kristallisera intergranul\u00e4ra faser ocks\u00e5 bidra till att mildra deras negativa effekt p\u00e5 tribologiska prestanda.<\/p>\n
Kisel \u00e4r ett bepr\u00f6vat material, men dess begr\u00e4nsningar har blivit uppenbara i h\u00f6geffektsapplikationer. SiC tar steget upp genom att erbjuda ytterligare bandgap som g\u00f6r att elektroniken kan fungera vid h\u00f6gre temperaturer, frekvenser och sp\u00e4nningar.<\/p>\n
SiC-kraftenheter \u00e4r konstruerade f\u00f6r att motst\u00e5 korrosion, syra och h\u00f6ga temperaturer - perfekt f\u00f6r olje- och gasproduktion. Den l\u00e5nga filterlivsl\u00e4ngden g\u00f6r att keramiska sandfilter ocks\u00e5 \u00e4r idealiska f\u00f6r anv\u00e4ndning i laddningsstationer f\u00f6r elfordon eller kraftinstallationer p\u00e5 h\u00f6g h\u00f6jd, t.ex. system f\u00f6r omvandling av solenergi.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Silicon carbide has recently made a resurgence as an important technology material. Once used primarily as an abrasive and in industrial furnaces, SiC is now used in long-lasting mechanical parts and ceramic products. Sintered (SiC) material is a self-bonded, hard and durable substance made by heating silicon and carbon atoms together into a tetrahedral structure. …<\/p>\n